Kondensatoren sind eine der verbreitetsten Komponenten auf einer Leiterplatine; Sie können sie neben fast jedem Mikrochip und in jedem Stromkreis sehen. In Systemen werden sie gewöhnlich für Stabilität bei der AC-Signalauskopplung, DC-Entsorgung in einem Chip, Umgehung zur Verminderung der Auswirkung der Induktanz von Leitern und zum Filtern der unerwünschten Frequenzen verwendet.
Da die Systeme kleiner geworden sind, sind die Kondensatoren ein begrenzender Faktor gewesen, seit eine bestimmte Größe erforderlich gewesen ist, um die notwendige Kapazität zu bekommen, aber das hat sich mit der Einführung und Verwendung von Tantal-Kondensatoren geändert. In diesem Artikel werden wir einen Überblick über einige einzigartigen Besonderheiten von Tantal-Kondensatoren geben und ihre Stärken und Schwächen bestimmen.
Verwendung des Tantals für die Anode des Geräts macht die Tantal-Kondensatoren einzigartig. Diese Anode ist wie ein Stück des Materials innerhalb des Gehäuses eingerichtet, das sich von den Schichtungen in MLCC-Kondensatoren sehr unterscheidet, wo das Material mit demselben Material beschichtet und dann an den Enden versehen wird. Das Ergebnis der Verwendung von Tantal ist eine dünne dielektrische Schicht, die zu einer hohen Kapazität pro Volumen führt und den kleineren Kondensatoren die Anforderungen der modernen Systeme zu erfüllen erlaubt. Zusätzlich zu der guten Verstärkung der Kapazität pro Volumen haben die Tantal-Kondensatoren auch sehr niedrigen ESR oder gleichwertigen Serienwiderstand, wodurch Systemverluste sich verringern. Ein Nachteil des niedrigen ESR ist, dass es dafür zu niedrig sein kann, um eine Stabilität der Netzteilregler zu erreichen, was berücksichtigt werden muss.
Der Tantal-Kondensator hat auch ausgezeichnete Stabilitätseigenschaften. In einem großen Temperatur- und Frequenzbereich werden die Tantal-Kondensatoren die erwartete Kapazität besser aufrechterhalten. Mit dieser Stabilität erhalten Sie mehr vom erwarteten Verhalten Ihres Systems, was besonders wichtig für Filter ist; wenn die Kapazität zu viel variiert, können Sie die erwünschten Frequenzen verlieren. Abgesehen von elektrischen Unterschieden macht die Konstruktion des Tantal-Kondensators es gegen Vibration hoch beständig, was die Zuverlässigkeit des gesamten Systems erhöht.
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Die vorstehenden Eigenschaften zeigen, wie die Tantal-Kondensatoren einzigartig dafür geeignet sein können, um bei der modernen Elektronik behilflich zu sein, sie haben aber auch ihre Eigenheiten, und die wesentlichen davon müssen berücksichtigt werden, wenn Sie sie in Ihrem Design benutzen möchten. Tantal-Kondensatoren sind im Allgemeinen polarisierte Geräte, das heißt, dass Sie während des Layouts und Zusammenbaus aufmerksamer zu deren Ausrichtung sein müssen. Das macht sie aufwendiger, als bei einem gewöhnlichen Keramikkondensator, was nur eine Eigenschaft der Elektrolytkondensatoren ist. Wenn Sie Tantal-Kondensatoren ins System stecken, müssen Sie auch ihre Ausfallmodi beachten.
Aufgrund ihrer Chemie müssen Sie auch ihre Spannungsfähigkeiten herabsetzen – auch kleine Überspannungen führen zu einem Ausfall, der als Feld-Kristallisation bekannt ist. Wenn Tantal-Kondensatoren versagen, können sie sich so spektakulär entzünden und potentiell kurzgeschlossen werden, wobei sie dem Stromkreis vollständig ihren Vorteile entziehen und potentiell einen Erdkurzschluss darstellen. Es gibt viele Gedanken zum Thema, wie man die Spannung herabsetzen kann, aber einer unserer Lieferanten, AVX, hat ein hervorragendes Dokument mit Namen „Spannungsherabsetzungsregeln für feste Tantal- und Niob-Kondensatoren". Die allgemeine Regel für Spannungen besteht darin, dass ein Tantal-Kondensator mit einem MnO2-Elektrolyten von 50% und einem Polymerelektrolyten von 20% herabgesetzt werden muss.
Also, wann möchten Sie einen Tantal-Kondensator verwenden? Wenn Sie maximale Kapazität in einem kleinen Raum wie Entkopplung neben einem Mikrochip, ausgezeichnete Stabilität über einem Temperatur- oder Spannungsbereich benötigen, und Ihnen sind ihre einzigartigen Eigenschaften bekannt, so dass sie ordnungsgemäß erstellt werden können und Ihrem System mit einem feurigen Ausfall nicht drohen.